物流系统建模与仿真
物流系统建模与仿真陈达强课后题
物流系统建模与仿真陈达强课后题摘要：一、物流系统建模与仿真的概念与意义二、物流系统建模的方法与技术三、物流系统仿真的实现与应用四、物流系统建模与仿真的发展趋势与前景正文：一、物流系统建模与仿真的概念与意义物流系统建模与仿真是现代物流管理与工程领域的重要研究方法，它集成了物流管理、供应链管理、数学建模、智能优化方法等多学科知识。
物流系统建模是指通过运用数学和逻辑方法，对物流系统的结构、功能和行为进行抽象和模拟，从而形成一个能够反映物流系统本质特征的模型。
而物流系统仿真则是指利用计算机技术，对建模后的物流系统进行模拟运行和实验，以验证模型的有效性和准确性，为物流系统的优化改进提供决策支持。
二、物流系统建模的方法与技术物流系统建模主要包括以下几个步骤：1.系统分析：对物流系统的现状进行全面分析，明确系统的目标、功能和约束条件，为建模提供依据。
2.模型构建：根据系统分析的结果，选择合适的建模方法和技术，构建物流系统的数学模型。
常用的建模方法包括线性规划、整数规划、动态规划、排队论等。
3.模型求解：运用相应的求解算法，对建立的数学模型进行求解，得到模型的最优解或次优解。
4.模型验证：通过对比模型计算结果与实际数据，检验模型的有效性和准确性。
物流系统仿真主要采用离散事件仿真、连续系统仿真和混合系统仿真等技术，对物流系统进行模拟运行和实验。
通过仿真实验，可以评估物流系统的性能，发现系统存在的问题，为系统的优化改进提供依据。
三、物流系统建模与仿真的实现与应用物流系统建模与仿真的实现与应用主要包括以下几个方面：1.物流系统优化：通过建模与仿真，可以对物流系统的运输、仓储、装卸、包装等环节进行优化，提高物流系统的效率和效益。
2.物流系统分析与评估：通过建模与仿真，可以对物流系统的性能进行分析与评估，为物流系统的优化改进提供决策支持。
3.物流系统实验与教学：通过建模与仿真，可以在计算机上进行物流系统实验，为物流管理与工程专业的教学提供实践性较强的实验环境。
物流系统建模与仿真
物流系统建模与仿真物流系统是指负责管理物流流程、物流信息、物流资源的一个系统。
对于一个国家和企业而言，物流系统的优化和提升是非常必要的，因为物流系统不仅影响着企业的效率和效益，而且还影响着国家的经济发展。
因此，建模和仿真物流系统是非常重要的，它可以帮助企业和国家评估和优化物流系统。
物流系统建模物流系统建模可以帮助企业或国家通过对物流系统进行抽象和描述，从而更好地了解物流系统各个组成部分之间的关系和相互影响，便于进行优化和管理。
物流系统建模的方法：1.流程图方法：用流程图来表示物流系统中各个环节的流程和流向，便于初步把握和分析。
2.状态图方法：用状态图来表示物流系统中各个环节的状态转移和状态变化。
3.Petri网方法：Petri网是一种描述系统中各个组成部分之间关系的图，被广泛应用于物流系统中。
物流系统建模的步骤：1.确定系统范围：确定物流系统的界限和范围，明确系统的输入和输出，以及流程和环节。
2.分析物流流程：对物流系统中的各个环节和流程进行分析和描述，尽可能详细地了解每个环节和流程的要素和特点。
3.制定物流模型：根据分析结果，建立物流模型，包括流程图、状态图或Petri网模型。
模型要求简单明了、易于理解和维护。
4.验证模型：对模型进行验证，确保模型的正确性和有效性。
可以采用仿真或调试的方式进行验证。
物流系统仿真物流系统仿真可以帮助企业或国家通过对物流系统进行模拟实现，从而更好地了解系统的运行情况和特点，便于进行优化和管理。
物流系统仿真的方法：1.离散事件仿真：用离散事件仿真模型来描述物流系统中各个事件的发生时间和影响因素，模拟系统中各个事件的发生和影响。
2.连续系统仿真：用连续系统仿真模型来描述物流系统中各个流程的运行情况和影响因素，模拟系统中各个流程的运行和影响。
3.混合仿真：将离散事件仿真和连续系统仿真结合起来，更好地描述和模拟物流系统中的事件和流程。
物流系统仿真的步骤：1.建立仿真模型：根据建模结果，建立物流仿真模型，包括输入数据、仿真环境和模拟设计。
物流系统建模与仿真
物流系统建模与仿真1、系统模型定义模型是把对象实体通过适当的过滤，用适当的表现规则描绘出的简洁的模仿品。
2、模型的特点（1）它们都是被研究对象的模仿和抽象；（2）它们都是由与研究目的有关的、反映被研究对象某些特征的主要因素构成的；（3）反映被研究对象各部分之间的关联，体现系统的整体特征。
3、按照模型的形式分，模型有抽象模型和形象模型（1）抽象模型用概念、原理、方法等非物质形态对系统进行描述所得到的模型，包括数学模型、图形模型、计算机程序、概念模型（2）形象模型模拟模型和实物模型4、建立模型的步骤（1）根据系统的目的，提出建立模型的目的－为什么建模型（2）根据建立模型的目的，提出要解决的具体问题－解决哪些问题（3）根据所提出的问题，构思要建立的模型类型、各类模型之间的关系等，即构思所要建立的模型系统。
－建一些什么样的模型？它们的关系？（4）根据所构思的模型体系，收集有关资料－模型需要哪些资料？（5）设置变量和参数－需要哪些变量和参数？（6）模型具体化－－模型的形式是什么？（7）检验模型的正确性－－模型正确吗？（8）将模型标准化－－该模型通用性如何？（9）根据标准化的模型编制计算机程序，使模型运行－－计算时间短吗？占用内存少吗？5、建立模型的注意事项（1）明确目的，确定构成要素（2）模型的简单化和高精度模型（3）没有固定不变的建模方法（4）模型的验证（5）没有人类介入的系统模型6、系统仿真技术是应用数学模型、相应的实用模型的装置、计算机系统、部分实物的仿真系统，对某一给定系统进行数学模拟、半实物模拟、实物模拟，以便分析、设计、研究这种给定系统；或者利用这种仿真训练给定系统的专业人员。
7、系统仿真的组成要素（1）实际系统：行为输入输出行为（2）实验框架：有效性某种假设、限制条件（3）基本模型：假想的完全解释能解释实际系统的所有输入－输出行为的模型（4）集总模型：简化从基本模型或根据实验者对实际系统的设想，按照把各个实体集总在一起并简化它们的相互关系而构造的模型。
物流系统建模与仿真报告
物流系统建模与仿真报告一、引言物流系统是指将物品从供应商处运送到客户处的整个过程，涉及到供应链的各个环节，包括采购、仓储、运输、配送等。
为了提高物流系统的效率和准确性，建立一个合理的物流系统模型，并进行仿真分析，对于优化物流系统的设计和运作具有重要意义。
二、物流系统建模物流系统建模是指将物流系统的各个环节和流程进行抽象和描述，以便于分析和优化。
物流系统建模可以采用不同的方法和工具，如流程图、数据流图、Petri网等。
1. 流程图流程图是一种图形化的表示方法，可以清晰地展示物流系统的各个环节和流程。
通过绘制流程图，可以直观地了解物流系统的运作过程，发现潜在的问题和改进点。
例如，可以绘制采购流程图、仓储流程图、运输流程图等，以便于对不同环节进行分析和优化。
2. 数据流图数据流图是一种描述物流系统中数据流动和处理过程的图形表示方法。
通过数据流图，可以清楚地了解物流系统中的数据来源、处理和输出，帮助分析和优化物流系统的数据流程。
例如，可以绘制供应商数据流图、客户数据流图等，以便于对数据流进行分析和优化。
3. Petri网Petri网是一种数学工具，可以用于描述物流系统中的并发和同步过程。
通过Petri网的建模，可以更准确地分析物流系统的并发性和同步性问题，提高系统的效率和稳定性。
例如，可以建立仓储系统的Petri网模型，分析货物的进出和仓库容量的限制等问题。
三、物流系统仿真物流系统仿真是指通过计算机模拟物流系统的运作过程，以评估和比较不同策略和方案的效果。
物流系统仿真可以使用专门的仿真软件，如Arena、AnyLogic等，也可以使用编程语言进行自主开发。
1. 仿真参数设定在进行物流系统仿真之前，需要设定一些参数，如供应商的数量和位置、客户的数量和位置、运输工具的数量和速度等。
这些参数的设定将直接影响仿真结果的准确性和可靠性。
2. 仿真过程仿真过程是指根据设定的参数，通过模拟物流系统的运作过程，得到各个环节的数据和指标。
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（3）详细定义 本步骤要分别定义每 个元素detail对话框中的参数。 （4）机器的详细定义 本模型中对机器 主要定义它们的机器类型、加工周期、 进入规则和送出规则。 （5）仿真运行 运行一周（5天*8小时* 60分钟=2400分钟） （6）仿真分析
一、垃圾回收物流系统介绍 二、系统框架 三、数据信息 四、仿真系统逻辑结构 五、WITNESS仿真模型的建立 六、仿真运行与结果分析 七、系统优化
2．规则
（1）定义系统元素 （2）显示系统元素 （3）详细定义 （4）运行 （5）报告 （6）归档 （7）优化
3．WITNESS建模与仿真的步骤
4．WITNESS建模与仿真过程应用举例
在实例模型中，小部件（widget）要经过称重、冲洗、加工和检测等操作。执行完每一步操作后小部件通过充当运输工具和缓存器的传送带（conveyer）传送至下一个操作单元。小部件在经过最后一道工序“检测”以后，脱离本模型系统。仿真一周，试求该系统的产出量和各设备的利用率。
二、物流系统建模与仿真软件
软件选择中需要考虑如下问题： 1．一般性问题 2．输入方面 3．处理过程的考虑 4．系统环境方面 5．成本方面 6．基本要求
三、复杂系统仿真软件选择的原则
1．WITNESS系统的建模元素 2．规则 3．WITNESS建模与仿真的步骤 4．WITNESS建模与仿真过程应用举例
垃圾回收系统最优方案数据表
0
0
0
本模型系统的流程视图如图：
widget
weigh
C1
wash
C2
produce
C3
inspect
ship
图8-5 加工系统模型流程图
该模型的建立步骤：
（1）定义元素
物流系统建模与仿真报告
物流系统建模与仿真报告一、引言物流系统是现代社会经济发展的重要组成部分，它涉及到商品的生产、仓储、运输、配送等环节。
为了提高物流系统的效率和准确性，降低成本和风险，建立一个合理的物流系统模型是非常必要的。
本报告旨在介绍物流系统建模与仿真的方法和应用，为相关研究和实践提供参考。
二、物流系统建模物流系统建模是将现实世界的物流系统抽象成数学模型的过程。
在建模过程中，需要考虑物流系统的各个环节和流程，并确定其关键要素、输入和输出。
常用的物流系统建模方法包括流程图、数据流图、Petri网等。
在建模过程中，需要考虑物流系统的复杂性和动态性，以及与外部环境的交互作用。
三、物流系统仿真物流系统仿真是通过计算机模拟实际物流系统的运行过程和结果，以评估系统性能和优化方案的有效性。
仿真可以通过调整系统的参数和策略，模拟不同的场景和情况，从而找到最优的物流方案。
常用的物流系统仿真软件有Arena、AnyLogic等。
四、物流系统建模与仿真的应用1. 物流网络优化：通过建立物流系统的网络模型，优化物流节点的位置和布局，降低物流成本和运输距离。
2. 运输路径规划：通过建立物流系统的路径模型，找到最短的运输路径和最优的配送方案，提高配送效率和准确性。
3. 仓储容量规划：通过建立物流系统的仓储模型，确定合理的仓储容量和库存策略，提高仓储利用率和服务水平。
4. 运输调度优化：通过建立物流系统的调度模型，优化运输车辆的调度和路线规划，降低运输成本和提高运输效率。
5. 物流风险评估：通过建立物流系统的风险模型，评估物流系统的脆弱性和风险程度，制定相应的风险应对策略。
五、物流系统建模与仿真的挑战与展望物流系统建模与仿真面临着一些挑战，例如复杂性高、数据量大、模型验证困难等。
未来，随着信息技术的发展和物联网的普及，物流系统建模与仿真将更加精细化和智能化。
同时，物流系统建模与仿真还可以与其他领域的模型和方法相结合，如人工智能、大数据分析等，为物流系统的优化和智能化提供更多可能性。
物流系统建模与仿真
确定型库存模型 独立需求库 存控制模型
随机型库存模型
周期性检查模型:
周期性检查模型有6种: 不允许缺货 瞬时到货
延时到货
允许缺货
瞬时到货 延时到货
实行补货
瞬时到货 延时到货
连续性检查模型
连续性库存检查模型分6种： 不允许缺货、瞬时到货型； 不允许缺货、延时到货型； 允许缺货、瞬时到货型； 允许缺货、延时到货型； 补货、瞬时到货型； 补货、延时到货型。
【例4-3】某企业物流部的销售物流系统经常 通过广告宣传本企业产品，收到不错的效果。
当广告费增加的时候，往往销售额成正比例递增，线条①；当某产品广告费 用达到一定额度后，销售额不一定随之增加，而是出现一个平台期，线条②； 每种产品必然有一个最佳广告费用，即最佳广告宣传额度。超出这个额度， 宣传过量，反而会适得其反，使销售额下降，线条③。
二、建立物流系统模型的原则
①准确性，模型必须反映现实系统的本质规律，合乎科学 根据，合乎科学规律和经济规律。
②可靠性，模型必须反映事物的本质，且有一定的精度。 ③简明性，模型的表达式应明确、简单、抓住本质。 ④实用性，使模型标准化、规范化，尽量采用已有模型。 ⑤反馈性，建模时要注意灵敏问题，即留心哪些参数或变
其中C表示总运输费用，求出C的最小值点的坐 标x，y，问题就得到了解决。
（二）统计分析法
对系统内结构和特性不很清楚，但已有或 通过实验获得了系统功能的有关数据，可通过 数据分析建立数学模型。
（三）实验分析法
对系统内部结构和特性不很清楚，但可对 系统进行实验操作，通过实验发现矛盾、分析 矛盾，确定关键变量及参变量，建立一个初步 实验模型，并一步步改进。
物流系统建模与仿真
设施、设备的 布局、数量， 作业路线等
作业流程规划 信息系统规划 设施设备规划
系统 仿真
提高设备等资源利用率 减少物料搬运 简化作业流程 缩短生产周期 降低投资成本
前期数据调研
所在区域的邮政业务总量
新
所在区域的社会消费品零售总额
建
物流需求分析
所在区域的就业总量
物
（宏观经济政策、管理体制）
新建物流中心的规划
既有物流中心的改进
3.1 新建物流中心规划与仿真
物流中心规划设计流程
货物流通量的 大小，所需要 的设施、设备 类型
前期准备 确定目标与原则
功能规划 选址规划
物流中心经营商品的品种、 货源、流量、流向、供需情 况以及物流业发展情况
长期、中期、近期 集货、转运、配送…… 技术水平……
4.4 模型调试和验证
4.5 仿真实验
系统原设计方案 存在的问题
运行仿真模型
设施布局优化 物流路径优化 仓库利用率优化
…
研究者希望改进 的目标
流程瓶颈优化
增加叉车的数量 用更高性能的叉车代替现有叉车 ……
叉车能力不足 形成转运环节 的瓶颈
4.6 优化和比较
通过消除瓶颈所改善的全局设备利用率
更换一台高性能叉车后， 全局设备利用率的情况
❖ 理论研究过程中不能确定的问题可以利用仿真实 际运行，得出结论
❖ 发现在理论过程中可能出现的问题，完善方案
❖ 利用仿真模拟现实中的各种情况，采集数据得到 全面资料
❖ 节约成本，减少人员使用 ❖ 提高工作效率 ❖ 降低风险 ❖ 提供决策的依据、如实施设备选择 ❖ 发现历史数据、经验的不能发现的问题 ❖ 便于对设计方案的修正 ❖ 便于发现问题、解决问题 ❖ 有利于流程的优化 ❖ 合理分配资源、协调各项工作的开展、充分利用
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1.系统：由两个以上相互区别或相互作用的单元（子系统）之间有机 的结合起来，完成某一功能的综合体。
2.系统的模式
干扰
输入
输出
转换处理
反馈
环境
系统三要素：输入、处理、输出
3.系统的结构与特点
研究组成系统的各元素之间的关系——是研究 系统的中心问题，也是分析和改善系统的关键。
S A B
A－－元素集 B－－关系集（行为模型）
约、相互作用的关系的。
(4) 系统的层次性 (5) 系统的整体性 (6) 系统对环境的适应性
5、系统的分类
(1) 确定型系统和随机型系统 (2) 连续型系统和离散型系统 (3) 简单系统和复杂系统
6、物流系统的构成
效果最佳
物流服务 系统
装
流
运 保 卸包通
输 管 搬装加
信 息
运
工
输入 最少
物流系统工程要解决的问题是：
解决物流系统的最优控制、最优设计、最优管 理问题；解决物流系统的规划、计划、预测、分 析和评价问题。
物流系统工程的方法： 物流系统分析的方法、物流系统评价的方法、 物流系统预测的方法、物流系统决策的方法、物 流系统优化的方法、物流系统网络分析的方法、 物流系统模拟的方法、物流系统排队的方法。
（三）物流系统的最优化技术
对众多的物流方案进行研究，从中选择一个 最优的方案。
（四）物流系统网络技术
合理设计网络问题，以网络分析为主要内容， 以电子计算机为先进手段来经营和管理物流 活动。
二、物流系统分析
物流系统分析的基本含义 物流系统分析就是针对物流系统内所存在的
基本问题，用系统观点进行逻辑推理，在确 定与不确定的条件下，探索可能采取的方案， 通过分析对比，为达到物流系统的预期目标 选出最优方案的一种技术经济方法。
4、系统分解、协调和综合的原则——做好系统的 结构、功能、指标等的分解，做好系统的内部与 外部协调以及各方面的综合工作。
5、系统创造思维原则——对新的事物给以旧的和 新的解释及解决，从而创造出新理论、新技术。
9、物流系统工程的含义
物流系统工程是指在物流管理中，从物流系统的 整体利益出发，把物流与信息融为一体，运用系 统工程的理论和方法，为物流系统的规划、管理 和控制选择最优方案。
物流系统分析
概念
系统问题
系统分析
最优系统方案
搬运系统 系统布置 物流预测 生产—库存系统等
物流系统分析的要点：解决问题的“6WH”， 即：What,Why,When,Who,Where,How。
①项目的对象是什么？即要干什么？（What） ②这个项目何以需要？即为什么这样干？（Why） ③它在什么时候和在什么样的情况下使用？即何
10、物流系统工程的程序
物流系统工程结构图
11、物流工程技术
（一）物流系统分解技术 将复杂的物流大系统分解成若干相对简单的子系 统，再根据大系统的总体目标和要求不断协调各 个子系统的相互关系，达到物流系统的费用省、 服务好、效益高的总目标。
（二）物流系统仿真技术
通过实验来求解问题的技术，比较真实的描 述系统的运行、演变以及发展过程。
4、系统的特征
(1) 系统的目的性
式中，表示G系统g的i总g目i 标；G是, 系统i 的任1,2意,一个p分目标；表示系统的
分目标数。
(2) 系统的集合性
表式示中集，合表中示X的元元素素的数x集i。合x，i 表征X某,个系统；i 是集1,合2中,的某n一个元素；
(3) 系统的相关性 系统的相关性是用来说明组成元素之间相互联系、寻求合理利用现有人力、物力、财力的最 优工作方案，统筹规划和有效的运用，以达到用最少的费用取得最大 的效果。
综合应用方法——强调运用各个学科和各个技术领域内所获得的成就 和方法，使得各种方法相互配合，达到系统工程最优化。
系统管理理论——把研究的对象和研究过程看作一个整体。
系统建模基础
系统概述（从系统工程角度） 物流系统分析 系统模型与系统仿真 物流系统模型 物流系统建模技术
一、系统与系统工程
系统工程（Systems Engineering）
是在系统思想的指导下，综合应用自然科 学和社会科学中的有关的先进思想、理 论、方法和工具，对系统的结构、功能 、要素、信息和反馈等，运用多学科成 果，进行分析、处理和解决实际问题， 以达到最优规划、最优设计、最优管理 和最优控制的目的。
8、系统工程的方法论及原则
方法论——为了达到系统的预期目标，运用系统 工程思想极其技术内容解决问题的工作步骤。
系统工程的原则：
1、由粗到细的原则——先搭建构想框架， 再逐步细化到具体的方案。 2、相互结合的原则——善于将看似无关的 问题联系起来考虑，找出它们的之间的内在 规律。 3、系统目标优化的原则——取得每个项目 的开发、设计、制作和运用、管理和决策的 最优化目标。
物流系统服务性的衡量标准
① 对用户订货能很快进行配送 ② 接受客户订货时商品的在库率高 ③ 运送中交通事故、货损、丢失和发送错误少 ④ 保管中变质、丢失、破损少 ⑤ 具有能很好实现运送、保管功能的包装 ⑥ 装卸搬运功能满足运送和保管的要求 ⑦ 能提供保障物流活动流畅进行的物流信息系统，能及时
反馈信息 ⑧ 合理的流通加工，以保证生产费、物流费之和最少
时干？（When） ④使用的场所在哪里？即在何处干？（Where） ⑤是以谁为对象的物流系统？即谁来干？（Who） ⑥怎样做才能解决问题？即如何干？（How）
物流系统分析的步骤：
（1）问题构成与目标确定 当 研究分析的问题确定以后，首先要将问题作成 物流系统与合乎逻辑的叙述，以便进行分析研究。
（2）搜集资料探索可行方案 在问题构成之后，就要根据当前物流系统运作过 程中所产生问题的性质以及预期目标的要求，建 立起抽象、简洁而又充分体现物流系统相关特性 的若干方案。
（3）综合评价
对比物流系统各可行 性方案，详细考虑成本、 效益等因素，权衡各方 案的利弊得失，由此选 出最优方案。
系统分析作用
图 2-6 系统开发的程序图
系统分析的特点
以整体为目标 以特定问题为对象 运用定量方法 凭借价值判断